RU2421276C2 - Tubular reactor for production of sulfur-containing nitrogen fertilisers - Google Patents
Tubular reactor for production of sulfur-containing nitrogen fertilisers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421276C2 RU2421276C2 RU2008114991/05A RU2008114991A RU2421276C2 RU 2421276 C2 RU2421276 C2 RU 2421276C2 RU 2008114991/05 A RU2008114991/05 A RU 2008114991/05A RU 2008114991 A RU2008114991 A RU 2008114991A RU 2421276 C2 RU2421276 C2 RU 2421276C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubular reactor
- mixing
- loading
- inlet zone
- zone
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
- B01F25/3131—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
- B01F25/3141—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit with additional mixing means other than injector mixers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/71—Feed mechanisms
- B01F35/715—Feeding the components in several steps, e.g. successive steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
- B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C5/00—Fertilisers containing other nitrates
- C05C5/04—Fertilisers containing other nitrates containing calcium nitrate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00002—Chemical plants
- B01J2219/00004—Scale aspects
- B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00002—Chemical plants
- B01J2219/00018—Construction aspects
- B01J2219/0002—Plants assembled from modules joined together
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
- B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к трубчатому реактору для осуществления способа получения серосодержащих азотных удобрений по п.1, к способу по п.24 и к устройству по п.44 формулы.The invention relates to a tubular reactor for implementing the method for producing sulfur-containing nitrogen fertilizers according to
Природные фосфаты основаны на 75-80 мас.% на минерале апатит, который растения из-за значительной водонерастворимости этого материала не могут использовать в качестве источника фосфатов. Чтобы преобразовать природные фосфаты в усваиваемую растениями форму, требуется извлечь из минерала апатит часть содержащегося в нем кальция. Для этого, в том числе, применяется нитрофосфатный способ, называемый также способ Одда.Natural phosphates are based on 75-80% by weight of the apatite mineral, which plants cannot use as a source of phosphates due to the significant water insolubility of this material. In order to convert natural phosphates into a form that is absorbed by plants, it is required to extract part of the calcium contained in the apatite mineral. For this, including the nitrophosphate method, also called the Odd method.
В нитрофосфатном способе после растворения природного фосфата азотной кислотой в установке Одда за счет охлаждения реакционной смеси выпадает тетрагидрат нитрата кальция, отделяемый путем фильтрации:In the nitrophosphate method, after dissolving the natural phosphate with nitric acid in the Odd installation, calcium nitrate tetrahydrate precipitates out by filtration:
В последние годы в отдельных районах из-за уменьшения выбросов серы вследствие возросшего обессеривания дымовых газов и снижения содержания серы в топливах наблюдается обеднение серой почв сельскохозяйственного назначения. Извлечение серы растениями должно восполняться добавлением серы через удобрения. Возрос спрос на серосодержащие удобрения, в частности на простые азотные удобрения с серой.In recent years, in some areas, due to a decrease in sulfur emissions due to increased desulphurization of flue gases and a decrease in sulfur content in fuels, depletion of sulfur soils for agricultural purposes is observed. Extraction of sulfur by plants should be supplemented by the addition of sulfur through fertilizers. Demand for sulfur-containing fertilizers increased, in particular, for simple nitrogen fertilizers with sulfur.
Одним из возможных серосодержащих компонентов для производства серосодержащих удобрений является гипс. Известно, что природный фосфат растворяют не азотной кислотой, а серной, и выпавший гипс и фильтрат перерабатывают в нужные продукты. Этот способ известен как мокрый кислотный способ (US 3653872 или GB 1247365).One of the possible sulfur-containing components for the production of sulfur-containing fertilizers is gypsum. It is known that natural phosphate is dissolved not with nitric acid, but with sulfuric, and the precipitated gypsum and filtrate are processed into the desired products. This method is known as the wet acid method (US 3653872 or GB 1247365).
Известны также способы, в которых осажденный гипс используется для производства серосодержащих комплексных удобрений. Это описано, например, в RU 2186751 и Winnacker Küchler «Chemische Technologie», Band 2, 4. Auflage, 1982, стр.356-360.Methods are also known in which precipitated gypsum is used to produce sulfur-containing complex fertilizers. This is described, for example, in RU 2186751 and Winnacker Küchler "Chemische Technologie",
Названным способам присуще то, что за счет добавки серной кислоты при растворении природного фосфата возникает так называемый выпавший гипс, который затем перерабатывается. Недостаток при этом в том, что мелкокристаллический выпавший гипс должен быть отфильтрован перед дальнейшей переработкой, что технически сделать очень трудно. Далее, при выпадении гипса возникает полугидрат или дигидрат гипса, который образует вязкие пасты и поэтому не может быть смешан с другими компонентами и гранулирован. Кроме того, выпавший гипс содержит часть загрязнений тяжелыми металлами природного фосфата. В результате область его применения очень ограничена; в большинстве случаев выпавший гипс приходится утилизировать, что во все возрастающей степени связано с высокими расходами.These methods are inherent in the fact that due to the addition of sulfuric acid during the dissolution of natural phosphate, so-called precipitated gypsum occurs, which is then processed. The disadvantage is that the crystalline precipitated gypsum must be filtered before further processing, which is technically very difficult. Further, when gypsum falls out, hemihydrate or gypsum dihydrate occurs, which forms viscous pastes and therefore cannot be mixed with other components and granulated. In addition, the precipitated gypsum contains part of the heavy metal contaminants of natural phosphate. As a result, its scope is very limited; in most cases, the precipitated gypsum must be disposed of, which is increasingly associated with high costs.
Из WO 2006/050936 известен способ получения серосодержащих азотных удобрений, при котором нитрат кальция превращают в смесителе серосодержащим соединением, предпочтительно серной кислотой H2SO4, и посредством гранулирования возникающей гипсосодержащей суспензии получают удобрение. Превращение происходит здесь в реакторе аммонизатора с мешалкой в присутствии аммиака NH3.A method for producing sulfur-containing nitrogen fertilizers is known from WO 2006/050936, in which calcium nitrate is converted in the mixer by a sulfur-containing compound, preferably sulfuric acid, H 2 SO 4 , and fertilizer is obtained by granulating the resulting gypsum-containing suspension. The conversion takes place here in a stirred ammonia reactor in the presence of ammonia NH 3 .
При этом реагенты вводят в реактор с мешалкой одновременно. Параллельный ввод реагентов может привести к локальному перегреву, поскольку газообразный NH3 диспергируется недостаточно. Длительное время пребывания в кислой среде и локальные перегревы могут привести в худшем случае к взрывам. Из-за относительно длительного времени пребывания реагентов в реакторе происходит образование высоковязкой массы, которая может вызвать смещения.In this case, the reagents are introduced into the reactor with a stirrer at the same time. The parallel introduction of reagents can lead to local overheating, since gaseous NH 3 is not dispersed sufficiently. A long residence time in an acidic environment and local overheating can in the worst case lead to explosions. Due to the relatively long residence time of the reactants in the reactor, the formation of a highly viscous mass occurs, which can cause displacements.
Помимо реакторов с мешалкой в области производства удобрений известны трубчатые реакторы. Так, например, описано получение в трубчатом реакторе нитрата аммония, азотно-фосфорно-калийных удобрений или сульфата аммония.In addition to agitated reactors, tubular reactors are known in the field of fertilizer production. Thus, for example, the preparation of ammonium nitrate, nitrogen-phosphorus-potassium fertilizers or ammonium sulfate in a tubular reactor is described.
В ЕР 0272974 описан, например, трубчатый реактор для нейтрализации продукта растворения фосфата путем ввода NH3, причем происходит образование фосфата или полифосфата аммония. При этом NH3, воду, азотную кислоту и оксид фосфора вводят по отдельности в трубчатый реактор, где они вступают в реакцию между собой.EP 0272974 describes, for example, a tubular reactor for neutralizing a phosphate dissolution product by introducing NH 3 , whereby ammonium phosphate or polyphosphate is formed. In this case, NH 3 , water, nitric acid and phosphorus oxide are introduced separately into a tubular reactor, where they react with each other.
Также из ЕР 2695840 известен трубчатый реактор для нейтрализации серной или фосфорной кислоты путем ввода NH3. Во входной зоне при этом расположен смеситель.Also from EP 2695840 a tubular reactor is known for neutralizing sulfuric or phosphoric acid by introducing NH 3 . At the same time, a mixer is located in the input zone.
При получении серосодержащих азотных удобрений в виде гипсосодержащей суспензии в соответствии с обычными способами сначала смешивали бы серную кислоту H2SO4 и аммиак NH3, а образовавшийся сульфат аммония превращали бы нитратом кальция. Проблемой при таком ведении реакции является, однако, сильно экзотермический характер реакции серной кислоты и аммиака, в результате чего необходимо охлаждение охлаждающей водой прямо в реакторе.In preparing sulfur-containing nitrogen fertilizers in the form of a gypsum-containing suspension, in accordance with conventional methods, sulfuric acid H 2 SO 4 and ammonia NH 3 would be mixed first, and the resulting ammonium sulfate would be converted with calcium nitrate. The problem with this reaction is, however, the strongly exothermic nature of the reaction of sulfuric acid and ammonia, as a result of which cooling with cooling water directly in the reactor is necessary.
Поскольку, однако, для лучших стабильности при хранении и перерабатываемости желательно получить безводную формулу удобрений, охлаждение реакционной смеси водой нецелесообразно. Для получения безводных удобрений содержание воды в реакторе не должно превышать 5-15%.Since, however, for better storage stability and processability, it is desirable to obtain an anhydrous fertilizer formula, it is not practical to cool the reaction mixture with water. To obtain anhydrous fertilizers, the water content in the reactor should not exceed 5-15%.
В основу изобретения положена задача создания реактора и способа получения малосерных азотных удобрений, при котором были бы уменьшены или предотвращены сильное тепловыделение и локальный перегрев и связанная с этим опасность взрыва без необходимости непосредственного охлаждения реакционной среды водой.The basis of the invention is the creation of a reactor and a method for producing low-sulfur nitrogen fertilizers, in which strong heat generation and local overheating and the associated danger of explosion would be reduced or prevented without the need for direct cooling of the reaction medium with water.
Эта задача решается посредством трубчатого реактора с признаками п.1 формулы.This problem is solved by means of a tubular reactor with the features of
Трубчатый реактор имеет, по меньшей мере, одну входную зону и, по меньшей мере, один смесительный тракт, причем во входной зоне расположены, по меньшей мере, одно первое средство для загрузки первого реагента и, по меньшей мере, одно второе средство для загрузки второго реагента. Трубчатый реактор содержит, по меньшей мере, одно дополнительное третье средство для загрузки дополнительного третьего реагента, причем третье средство расположено, по меньшей мере, в одной входной зоне, в и/или после, по меньшей мере, одного смесительного тракта.The tubular reactor has at least one inlet zone and at least one mixing path, with at least one first means for loading the first reactant and at least one second means for loading the second reagent. The tubular reactor contains at least one additional third means for loading an additional third reagent, the third means being located in at least one inlet zone, in and / or after at least one mixing path.
При этом предпочтительно, что трубчатый реактор содержит несколько средств для загрузки третьего реагента, причем одно из этих средств расположено, по меньшей мере, в одной входной зоне, а другое из этих средств - после, по меньшей мере, одного смесительного тракта.Moreover, it is preferable that the tubular reactor contains several means for loading a third reagent, one of these means being located in at least one inlet zone and the other of these means after at least one mixing path.
Предпочтительно трубчатый реактор выполнен модульным и имеет, помимо смесительного тракта, по меньшей мере, одну входную и, по меньшей мере, одну выходную зоны, причем смесительный тракт расположен между входной и выходной зонами.Preferably, the tubular reactor is modular and has, in addition to the mixing path, at least one inlet and at least one outlet zone, the mixing path being located between the inlet and outlet zones.
Предпочтительно трубчатый реактор имеет, по меньшей мере, два смесительных тракта, причем, по меньшей мере, одно третье средство для загрузки третьего реагента в трубчатый реактор расположено, по меньшей мере, между двумя смесительными трактами.Preferably, the tubular reactor has at least two mixing paths, and at least one third means for loading the third reagent into the tubular reactor is located between at least two mixing paths.
По меньшей мере, одно третье средство для загрузки третьего реагента после смесительного тракта выполнено предпочтительно в виде согнутой загрузочной трубы, причем выходное отверстие загрузочной трубы расположено посередине сечения трубчатого реактора. За счет этого расположения, по меньшей мере, один реагент, например серосодержащее соединение, вводится непосредственно в смешанный с аммиаком раствор нитрата кальция. Это предотвращает реакцию с газообразным аммиаков, скопившимся, в частности, в верхней части реактора.At least one third means for loading the third reagent after the mixing path is preferably in the form of a bent loading pipe, the outlet of the loading pipe being located in the middle of the cross section of the tubular reactor. Due to this arrangement, at least one reagent, for example a sulfur-containing compound, is introduced directly into the calcium nitrate solution mixed with ammonia. This prevents the reaction with gaseous ammonia accumulated, in particular, in the upper part of the reactor.
Предпочтительно, по меньшей мере, одно третье средство для загрузки третьего реагента в трубчатый реактор служит для загрузки аммиака.Preferably, at least one third means for loading the third reagent into the tubular reactor serves to load ammonia.
Также предпочтительно, если, по меньшей мере, одно третье средство для загрузки третьего реагента в трубчатый реактор служит для загрузки серосодержащего соединения, в частности серной кислоты.It is also preferred that at least one third means for loading the third reagent into the tubular reactor serves to load a sulfur-containing compound, in particular sulfuric acid.
Также возможно, что третье средство для загрузки серосодержащего соединения во входную зону трубчатого реакторе. выполнено, по меньшей мере, из двух частей, причем части расположены радиально вокруг трубчатого реактора.It is also possible that the third means for loading the sulfur-containing compound into the inlet zone of the tubular reactor. made of at least two parts, and the parts are located radially around the tubular reactor.
Предпочтительно, по меньшей мере, первое средство во входной зоне служит для загрузки раствора нитрата кальция, например в виде расплавленного Ca(NO3)2·4Н2О, а, по меньшей мере, второе средство во входной зоне - для загрузки NH3.Preferably, at least the first means in the inlet zone serves for loading a solution of calcium nitrate, for example in the form of molten Ca (NO 3 ) 2 · 4H 2 O, and at least the second means in the inlet zone for loading NH 3 .
Трубчатый реактор обеспечивает, тем самым, раздельную загрузку реагентов. В частности, возможность ступенчатой загрузки аммиака в качестве второго реагента предотвращает слишком сильную экзотермическую реакцию, что препятствует локальным перегревам.The tubular reactor thereby provides a separate reagent charge. In particular, the possibility of stepwise loading of ammonia as a second reagent prevents an exothermic reaction that is too strong, which prevents local overheating.
Кроме того, трубчатый реактор обеспечивает короткое время пребывания реагентов и хорошее перемешивание по всему сечению аппарата. Также достигается высокая скорость течения, так что время реакции, в целом, короткое.In addition, the tubular reactor provides a short residence time of the reagents and good mixing throughout the cross section of the apparatus. A high flow rate is also achieved, so that the reaction time is generally short.
Преимущество трубчатого реактора по сравнению с котлами с мешалкой состоит в том, что он не требует никаких дополнительных насосов для транспортировки реакционной смеси. Поэтому в трубчатом реакторе реагенты транспортируются по трубе с определенным входным давлением, тогда как в котле с мешалкой необходим насос для транспортировки серосодержащего удобрения.The advantage of a tubular reactor compared to boilers with a stirrer is that it does not require any additional pumps for transporting the reaction mixture. Therefore, in a tubular reactor, reagents are transported through a pipe with a certain inlet pressure, while in a boiler with a stirrer, a pump is needed for transporting sulfur-containing fertilizer.
Предпочтительно трубчатый реактор содержит во входной зоне, по меньшей мере, одну смесительную головку, в частности каскадную смесительную головку, причем в ней предпочтительно расположен, по меньшей мере, один статический смеситель, в частности интенсивный.Preferably, the tubular reactor comprises in the inlet zone at least one mixing head, in particular a cascade mixing head, and preferably at least one static mixer, in particular an intensive one, is located in it.
Для диспергирования аммиака в растворе нитрата кальция во входной зоне предпочтительно использовать вместо спиральных смесительных элементов интенсивный смеситель, в результате чего уменьшается общая длина трубчатого реактора.To disperse ammonia in a solution of calcium nitrate in the inlet zone, it is preferable to use an intensive mixer instead of spiral mixing elements, as a result of which the total length of the tubular reactor is reduced.
Предпочтительно, если первое средство для загрузки первого реагента выполнено в виде входной трубы диаметром до 40 мм, а второе средство для загрузки второго реагента - в виде входной трубы, в частности изогнутой, диаметром до 150 мм.Preferably, if the first means for loading the first reagent is made in the form of an inlet pipe with a diameter of up to 40 mm, and the second means for loading the second reagent is in the form of an inlet pipe, in particular curved, with a diameter of up to 150 mm.
В частности, предпочтительно, если первое и второе средства для загрузки первого и второго реагентов расположены под углом 0-90°, предпочтительно 90°, к оси трубчатого реактора. Также предпочтительно, если первое и второе средства расположены под углом 0-180°, предпочтительно 90°, по отношению друг к другу.In particular, it is preferable if the first and second means for loading the first and second reagents are located at an angle of 0-90 °, preferably 90 °, to the axis of the tubular reactor. It is also preferred that the first and second means are located at an angle of 0-180 °, preferably 90 °, with respect to each other.
Также предпочтительно, если, по меньшей мере, на одном смесительном тракте расположен, по меньшей мере, один статический смесительный элемент. Этот элемент, по меньшей мере, на одном смесительном тракте трубчатого реактора предпочтительно выполнен в виде смесительного элемента со средством для изменения направления вращения, в частности в виде спирального смесителя, средства для завихрения, в частности интенсивного смесителя, и/или статического смесителя.It is also preferred that at least one static mixing element is located on at least one mixing path. This element, at least on one mixing path of the tubular reactor, is preferably made in the form of a mixing element with means for changing the direction of rotation, in particular in the form of a spiral mixer, means for swirling, in particular an intensive mixer, and / or a static mixer.
В частности, предпочтительно, если смесительный тракт оборудован несколькими смесительными элементами, в частности спиральными. При этом смесительные элементы расположены предпочтительно, по меньшей мере, на одном из двух участках смесительного тракта, причем предпочтительным является расположение после средства для загрузки серосодержащего соединения.In particular, it is preferable if the mixing path is equipped with several mixing elements, in particular spiral ones. Moreover, the mixing elements are preferably located in at least one of the two sections of the mixing path, with the preferred location after the means for loading the sulfur-containing compound.
На смесительном тракте предпочтительно расположены два или более спиральных смесительных элемента со встречным направлением вращения, чтобы достичь оптимального перемешивания реагентов. Спиральные смесительные элементы изготовлены так, что они, при необходимости, могут быть легко извлечены из трубчатого реактора и заменены. К тому же спиральные смесительные элементы имеют то преимущество, что они могут изготавливаться недорого и быстро.Preferably, two or more spiral mixing elements are arranged on the mixing path in the opposite direction of rotation in order to achieve optimum mixing of the reactants. Spiral mixing elements are made so that, if necessary, they can be easily removed from the tubular reactor and replaced. In addition, spiral mixing elements have the advantage that they can be manufactured inexpensively and quickly.
Смесительный тракт имеет предпочтительно диаметр до 300 мм, в частности 50-250 мм, и общую длину до 5500 мм, в частности до 4000 мм. Эти размеры при соответствующем расходе обеспечивают турбулентное течение в трубчатом реакторе. Число Рейнольдса имеет идеальным образом значение 2000-2500.The mixing path preferably has a diameter of up to 300 mm, in particular 50-250 mm, and a total length of up to 5500 mm, in particular up to 4000 mm. These sizes at the corresponding expense provide turbulent flow in a tubular reactor. The Reynolds number ideally has a value of 2000-2500.
Диаметр свыше 300 мм по технике безопасности не рекомендуется. Общая длина свыше 5500 мм также не рекомендуется, поскольку это приводит к ненужной потере давления в трубчатом реакторе и вызывает опасность смещений за счет продукта реакции.Diameter over 300 mm is not recommended for safety reasons. A total length in excess of 5500 mm is also not recommended, since this leads to unnecessary pressure loss in the tubular reactor and poses a risk of displacements due to the reaction product.
Предпочтительно выходная зона трубчатого реактора направлена в грануляционный барабан. Выходная зона имеет предпочтительно, по меньшей мере, одно сопло и/или, по меньшей мере, одно сужение и/или, по меньшей мере, одно коническое сужение. Таким образом, предотвращаются колебания давления в реакторе. Кроме того, предотвращается высвобождение водяного пара в реакторе, и за счет сужения достигается хорошее распыление продукта.Preferably, the outlet zone of the tubular reactor is directed to a granulation drum. The exit zone preferably has at least one nozzle and / or at least one restriction and / or at least one conical restriction. In this way, pressure fluctuations in the reactor are prevented. In addition, the release of water vapor in the reactor is prevented, and good atomization of the product is achieved by constriction.
В одном предпочтительном варианте реактора переход в грануляционный барабан происходит через двухкомпонентное сопло. В этом случае сужение на переходе в грануляционный барабан образовано двумя концентрическими трубами, причем внутренняя труба в прямом продолжении реактора соединена с ним с геометрическим замыканием, а внешняя труба через кольцевой трубопровод с присоединительными штуцерами для сжатого воздуха расположена на внутренней трубе с возможностью продольного перемещения, выдаваясь за нее по длине и за счет более крутого угла сужения относительно внутренней трубы обеспечивает переменное распределение сжатого воздуха на ее устье, чтобы при происходящем за счет этого диспергировании загружать продукт через выполненное, таким образом, двухкомпонентное сопло в грануляционный барабан с разной дисперсностью.In one preferred embodiment of the reactor, the transition to the granulation drum occurs through a two-component nozzle. In this case, the narrowing at the transition to the granulation drum is formed by two concentric pipes, with the inner pipe in the direct continuation of the reactor connected to it with a geometric closure, and the outer pipe through the annular pipe with connecting fittings for compressed air is located on the inner pipe with the possibility of longitudinal movement, protruding for it along the length and due to a steeper narrowing angle relative to the inner pipe provides a variable distribution of compressed air at its mouth, so that when due to this dispersion, load the product through a two-component nozzle made in this way into a granulation drum with different fineness.
Предпочтительно, если трубчатый реактор эксплуатируется непрерывно и расположен перед грануляционным блоком. Особенно предпочтительно устройство, обеспечивающее отделение возникающего водяного пара от продукта реакции. Так, трубчатый реактор может быть расположен, например, на заднем конце эксплуатируемого в прямотоке грануляционного барабана. Это устройство обеспечивает то, что на выходе барабана высвободившийся водяной пар сразу же отсасывается с вытяжным воздухом из грануляционного барабана и предотвращается более длительный контакт с продуктом. Точно так же предпочтительно, если трубчатый реактор направлен в грануляционный блок в виде двухлопастного шнека. Возможно удаление в двухлопастном шнеке высвободившегося водяного пара, который не мешает в примыкающем грануляционном или сушильном блоке.Preferably, if the tubular reactor is operated continuously and is located in front of the granulation unit. Particularly preferred is a device for separating the resulting water vapor from the reaction product. Thus, a tubular reactor can be located, for example, at the rear end of a granulation drum operated in a direct flow. This device ensures that at the outlet of the drum, the released water vapor is immediately aspirated with exhaust air from the granulation drum and longer contact with the product is prevented. Similarly, it is preferable if the tubular reactor is directed into the granulation unit in the form of a two-bladed screw. It is possible to remove the released water vapor in the two-blade screw, which does not interfere in the adjacent granulation or drying unit.
Между смесительным трактом и выходной зоной расположены средство для отбора проб, в частности в виде тройника, дополнительное средство для ввода воздуха, средство для определения температуры.Between the mixing path and the exit zone are located a means for sampling, in particular in the form of a tee, an additional means for introducing air, a means for determining the temperature.
Задача изобретения решается также посредством способа получения малосерных азотных удобрений по п.24 и посредством применения трубчатого реактора при осуществлении такого способа.The objective of the invention is also solved by a method for producing low-sulfur nitrogen fertilizers according to paragraph 24 and by using a tubular reactor in the implementation of this method.
Способ получения серосодержащих азотных удобрений включает в себя превращение тетрагидрата нитрата кальция серосодержащим соединением в трубчатом реакторе, а также последующее ганулирование возникающей гипсосодержащей суспензии.A method for producing sulfur-containing nitrogen fertilizers includes the conversion of calcium nitrate tetrahydrate to a sulfur-containing compound in a tubular reactor, as well as subsequent ganulation of the resulting gypsum-containing suspension.
Таким образом, даже тестообразные суспензии с небольшим водосодержанием могут смешиваться с другими компонентами и перерабатываться в традиционных грануляторах. Способ прост прежде всего потому, что он позволяет обойтись без технически сложного отделения выпавшего гипса, возникающего при растворении природного фосфата.Thus, even doughy suspensions with a low water content can be mixed with other components and processed in traditional granulators. The method is simple primarily because it allows you to do without the technically complex separation of precipitated gypsum that occurs when natural phosphate is dissolved.
Нитрат кальция может использоваться в произвольной форме, например в виде имеющегося в продаже водного раствора. Можно также использовать нитрат кальция, полученный в результате реакции СаСО3 с NHO3.Calcium nitrate may be used in any form, for example, as a commercially available aqueous solution. You can also use calcium nitrate obtained by the reaction of CaCO 3 with NHO 3 .
Однако особенно предпочтительно, если используемым тетрагидратом нитрата кальция в производстве комплексных удобрений является тетрагидрат нитрата кальция, получаемый нитрофосфатным способом. Таким образом, содержащийся в природном фосфате кальций можно использовать для получения все более требующихся серосодержащих азотных удобрений.However, it is particularly preferred if the calcium nitrate tetrahydrate used in the production of complex fertilizers is calcium nitrate tetrahydrate obtained by the nitrophosphate process. Thus, the calcium contained in natural phosphate can be used to produce more and more required sulfur-containing nitrogen fertilizers.
Источником серы может служить любое серное соединение, например сульфат магния или аммония. Предпочтительно, однако, в качестве серного соединения используется серная кислота. Она предпочтительна потому, что с ней как жидкостью легче обращаться, чем с твердыми сульфатами.The sulfur source can be any sulfur compound, for example magnesium or ammonium sulfate. Preferably, however, sulfuric acid is used as the sulfur compound. It is preferable because it is easier to handle as a liquid than with solid sulfates.
Превращение происходит предпочтительно в присутствии аммиака, используемого обычно в газообразном виде. Однако можно также использовать жидкий аммиак или аммиачную воду.The conversion takes place preferably in the presence of ammonia, usually used in gaseous form. However, liquid ammonia or ammonia water may also be used.
Если нитрат кальция превращается серной кислотой и аммиаком в трубчатом реакторе, то в нем достигается очень хорошее перемешивание. Происходит реакция нейтрализации, причем за счет образовавшейся теплоты нейтрализации превращение происходит приблизительно при температуре кипения. Высокая температура при превращении предпочтительна, поскольку, таким образом, возникает суспензия с безводным ангидритом гипса. Ангидрит гипса желателен прежде всего потому, что он обладает очень хорошими грануляционными свойствами. Получают перекачиваемую гипсосодержащую суспензию с низким водосодержанием.If calcium nitrate is converted by sulfuric acid and ammonia in a tubular reactor, then very good mixing is achieved. The neutralization reaction takes place, and due to the heat of neutralization formed, the transformation occurs at about boiling point. High temperature during the conversion is preferable because, thus, a suspension with anhydrous gypsum anhydrite occurs. Gypsum anhydrite is desirable primarily because it has very good granulation properties. A pumpable gypsum-containing suspension with a low water content is obtained.
Способ включает в себя следующие реакции:The method includes the following reactions:
Реакция (2) представляет собой основную реакцию в трубчатом реакторе и приводит к образованию до 46% безводного гипса в продукте реакции. Вода тетрагидрата нитрата кальция испаряется за счет экзотермии реакции при температуре, при которой обезвоживается возникающий гипс.Reaction (2) is the main reaction in a tubular reactor and leads to the formation of up to 46% anhydrous gypsum in the reaction product. Water of calcium nitrate tetrahydrate evaporates due to the exothermic reaction at a temperature at which the resulting gypsum is dehydrated.
Получение безводного гипса имеет большое значение, поскольку только он гарантирует высокое содержание питательных веществ в конечном удобрении. Поэтому требуется, чтобы все или приблизительно все введенное в реагенты количество воды испарялось за счет экзотермии реакции. Продукт реакции содержит воды предпочтительно 10% или менее. Если воды в продукте реакции больше, то безводный ангидрит гипса реагирует при охлаждении в водосодержащий полугидрат или дигидрат гипса, и получают гипс со слишком высокой долей воды, так что желаемую формулу удобрений больше получить не удастся.Obtaining anhydrous gypsum is of great importance, since only it guarantees a high content of nutrients in the final fertilizer. Therefore, it is required that all or approximately all of the amount of water introduced into the reactants evaporates due to the exothermic reaction. The reaction product contains water, preferably 10% or less. If there is more water in the reaction product, then anhydrous gypsum anhydrite reacts upon cooling to a water-containing hemihydrate or gypsum dihydrate, and gypsum with too high a proportion of water is obtained, so that the desired fertilizer formula will no longer be obtained.
В реакции (3) вся образовавшаяся в реакции (2) азотная кислота или ее часть превращается в нитрат аммония. Таким образом, в продукте реакции можно достичь до 54% нитрата аммония.In reaction (3), all or part of nitric acid formed in reaction (2) is converted to ammonium nitrate. Thus, up to 54% ammonium nitrate can be achieved in the reaction product.
Можно повысить содержание нитрата аммония, если нитрат аммония либо вводить в трубчатый реактор, либо подавать отдельно к грануляционному барабану. Однако повышать содержание нитрата аммония в трубчатом реакторе не рекомендуется, поскольку может возникнуть взрывчатая смесь.Ammonium nitrate can be increased if ammonium nitrate is either introduced into the tubular reactor or fed separately to the granulation drum. However, it is not recommended to increase the content of ammonium nitrate in the tubular reactor, since an explosive mixture may occur.
Реакция (4) предпочтительно ограничена до общей доли 3-5 мас.%, поскольку реакция является очень эндотермической и температура повышается очень сильно, что приводит к проблемам коррозии материала.The reaction (4) is preferably limited to a total fraction of 3-5 wt.%, Since the reaction is very endothermic and the temperature rises very much, which leads to problems of corrosion of the material.
В частности, предпочтительно, если используется раствор нитрата кальция с содержанием нитрата кальция 55-65%, в частности 60%. Раствор нитрата кальция имеет, тем самым, водосодержание 35-45%, предпочтительно 40%.In particular, it is preferable if a calcium nitrate solution is used with a calcium nitrate content of 55-65%, in particular 60%. The calcium nitrate solution thus has a water content of 35-45%, preferably 40%.
Это особенно важно, поскольку водосодержание реакционной смеси зависит от качества используемого тетрагидрата нитрата кальция. 55%-ный раствор нитрата кальция содержит относительно много воды, что приводит, правда, к спокойному течению реакции в трубчатом реакторе. Однако водосодержание настолько велико, что за счет теплоты реакции может испариться не вся вода, в результате чего содержание питательных веществ в удобрении будет слишком мало.This is especially important since the water content of the reaction mixture depends on the quality of the calcium nitrate tetrahydrate used. A 55% solution of calcium nitrate contains relatively much water, which, however, leads to a calm reaction in a tubular reactor. However, the water content is so great that not all water can evaporate due to the heat of reaction, as a result of which the nutrient content in the fertilizer will be too low.
Содержащий меньше воды 65%-ный раствор нитрата кальция приводит, правда, с другой стороны, к получению оптимального продукта, однако вязкость, обусловленная меньшим водосодержанием, высока, что может вызвать проблемы при эксплуатации реактора. Оптимальным компромиссом является поэтому использование 60%-ного раствора нитрата кальция.A 65% solution of calcium nitrate containing less water, however, leads, on the other hand, to an optimal product, however, the viscosity due to the lower water content is high, which can cause problems during operation of the reactor. The optimal compromise is therefore the use of a 60% solution of calcium nitrate.
Загрузка реагентов в трубчатый реактор происходит предпочтительно в несколько этапов. На первом этапе а) реагенты раствор нитрата кальция и NH3 загружаются во входную зону трубчатого реактора и смешиваются в смесительной головке. На втором этапе б) происходит загрузка серной кислоты в трубчатый реактор во входную зону, в смесительный тракт или после смесительного тракта, причем на следующем за ним смесительном тракте образуется гипсосодержащая суспензия.The loading of the reagents into the tubular reactor preferably takes place in several stages. At the first stage a) reagents, a solution of calcium nitrate and NH 3 are loaded into the inlet zone of the tubular reactor and mixed in the mixing head. At the second stage b), sulfuric acid is loaded into the tubular reactor in the inlet zone, into the mixing path or after the mixing path, and in the next mixing path a gypsum-containing suspension is formed.
Можно также загружать реагенты одновременно или на первом этапе сначала серную кислоту и нитрат кальция, а затем аммиак.You can also load reagents simultaneously or in the first stage, first sulfuric acid and calcium nitrate, and then ammonia.
Загрузка NH3 во входную зону происходит на первом этапе а) предпочтительно параллельно оси трубчатого реактора, а загрузка тетрагидрата нитрата кальция - под углом 90°. Однако возможно также, чтобы загрузка аммиака во входную зону происходила на первом этапе а) под углом меньше 90° к оси трубчатого реактора, а загрузка тетрагидрата нитрата кальция - параллельно его оси.The loading of NH 3 into the inlet zone occurs at the first stage a), preferably parallel to the axis of the tubular reactor, and the loading of calcium nitrate tetrahydrate at an angle of 90 °. However, it is also possible that the loading of ammonia into the inlet zone occurs at the first stage a) at an angle less than 90 ° to the axis of the tubular reactor, and the loading of calcium nitrate tetrahydrate parallel to its axis.
Способ отличается предпочтительно тем, что на третьем этапе в) в трубчатый реактор после, по меньшей мере, одного смесительного тракта загружается дополнительный аммиак, т.е. загрузка аммиака происходит двумя частями. При этом предпочтительно на первом этапе а) загружается, по меньшей мере, 2/3, а на третьем этапе в) - по меньшей мере, 1/3 всего потребного количества аммиака. Загрузка дополнительного аммиака возможна в грануляционном барабане, чтобы установить pH на значение больше 4,5.The method is preferably characterized in that in the third step c) additional ammonia is charged into the tubular reactor after at least one mixing path, i.e. Ammonia loading occurs in two parts. In this case, preferably at least 2/3 is loaded in the first step a), and at least 1/3 of the total amount of ammonia required in the third step c) is loaded. The loading of additional ammonia is possible in the granulation drum to set the pH to a value greater than 4.5.
Предпочтительно раствор нитрата кальция загружается во входную зону в виде раствора и в ней смешивается с аммиаком посредством статического смесителя, в частности интенсивного. В результате аммиак диспергируется в растворе нитрата кальция однородно в виде мелких пузырьков.Preferably, the calcium nitrate solution is charged into the inlet zone as a solution and mixed with ammonia therein by means of a static mixer, in particular an intensive mixer. As a result, ammonia is dispersed uniformly in the form of small bubbles in a solution of calcium nitrate.
В пределах смесительного тракта смешивание с серной кислотой происходит предпочтительно посредством смесительных элементов, в частности посредством спирального смесителя. Спиральные смесители особенно пригодны для вязких, безводных, гипсосодержащих суспензий, поскольку при применении смесителей этого типа остается свободным большое сечение трубы и, тем самым, минимизируется опасность отложений на стенках реактора.Within the mixing path, mixing with sulfuric acid takes place preferably by means of mixing elements, in particular by means of a spiral mixer. Spiral mixers are especially suitable for viscous, anhydrous, gypsum-containing suspensions, since when using this type of mixer, a large cross-section of the pipe remains free and, thereby, the risk of deposits on the walls of the reactor is minimized.
Температуры реакции в трубчатом реакторе составляют 120-145°С, предпочтительно 130-140°С. Давление реакции в трубчатом реакторе составляет при осуществлении способа 250.000-600.000 Па, предпочтительно 250.000-350.000 Па. Таким образом, давление реакции соответствует давлению пара имеющейся в трубчатом реакторе воды. Температуру и давление можно произвольно варьировать за счет ввода в трубчатый реактор конденсата, в частности воды. Так, например, при вводе конденсата понижается как температура, так и давление.The reaction temperatures in the tubular reactor are 120-145 ° C, preferably 130-140 ° C. The reaction pressure in the tubular reactor is 250,000-600,000 Pa, preferably 250,000-350,000 Pa during the process. Thus, the reaction pressure corresponds to the vapor pressure of the water present in the tubular reactor. The temperature and pressure can be arbitrarily varied by introducing condensate, in particular water, into the tubular reactor. So, for example, when condensate is introduced, both the temperature and the pressure decrease.
Также предпочтительно, если после смесительного тракта и/или между смесительным трактом и выходной зоной в трубчатый реактор вводят воздух. Ввод воздуха обеспечивает хорошее распыление продукта реакции даже при небольших расходах, что необходимо для хорошего процесса грануляции.It is also preferred that if air is introduced into the tubular reactor after the mixing path and / or between the mixing path and the outlet zone. Air inlet ensures good atomization of the reaction product even at low flow rates, which is necessary for a good granulation process.
Предпочтительно, если к нитрату кальция перед превращением и/или при превращении и/или перед грануляцией добавить нитрат аммония. Он может быть добавлен предпочтительно в виде водного раствора перед превращением нитрата кальция сульфатным соединением. При этом он смешивается с нитратом кальция, прежде чем тот прореагирует с сульфатом. Таким образом, достигается лучшая растворимость нитрата кальция.Preferably, ammonium nitrate is added to the calcium nitrate before conversion and / or during the conversion and / or before granulation. It can be added preferably in the form of an aqueous solution before the conversion of calcium nitrate to the sulfate compound. At the same time, it mixes with calcium nitrate before it reacts with sulfate. Thus, better solubility of calcium nitrate is achieved.
Далее можно добавлять раствор нитрата аммония непосредственно при превращении сульфатом или перед грануляцией удобрения. Концентрация добавленного раствора нитрата аммония составляет, например, 64 или 94 мас.%. Можно также использовать нитрат аммония в виде расплава.Next, you can add a solution of ammonium nitrate directly during conversion by sulfate or before granulation of fertilizer. The concentration of the added solution of ammonium nitrate is, for example, 64 or 94 wt.%. Ammonium nitrate can also be used in the form of a melt.
Если добавляются исключительно азотсодержащие компоненты, то получают серосодержащее азотное простое удобрение, например типа «нитрат аммония с серой», «аммиачная селитра» или «азотно-магниевое».If only nitrogen-containing components are added, then a sulfur-containing nitrogen simple fertilizer is obtained, for example, such as “ammonium nitrate with sulfur”, “ammonium nitrate” or “nitrogen-magnesium”.
Далее можно добавлять другие компоненты в качестве азота, например калийные соли, фосфорные соли, магниевые соли или другие обычные добавки к удобрениям. Таким образом получают серосодержащее комплексное удобрение.Further, other components may be added as nitrogen, for example, potassium salts, phosphoric salts, magnesium salts or other conventional fertilizer additives. Thus, a sulfur-containing complex fertilizer is obtained.
В одном особенно предпочтительном варианте способ осуществляется непрерывно и интегрирован в установку для непрерывного производства комплексных удобрений нитрофосфатным способом с двумя линиями аммонизации. При этом нитрофосфатная установка может быть также установкой, производящей серосодержащие комплексные удобрения, например за счет добавления серной кислоты при аммонизации нитрофосфорной кислоты. Обычно с нитро-фосфатной установкой связана установка для получения известково-аммиачной селитры из тетрагидрата нитрата кальция.In one particularly preferred embodiment, the method is carried out continuously and integrated into the installation for the continuous production of complex fertilizers by the nitrophosphate method with two ammonization lines. In this case, the nitrophosphate plant can also be a plant producing sulfur-containing complex fertilizers, for example, by adding sulfuric acid during the ammonization of nitrophosphoric acid. Typically, a plant for producing calcium-ammonium nitrate from calcium nitrate tetrahydrate is associated with a nitro-phosphate plant.
Таким образом, можно простым способом получать в качестве сопутствующего продукта комплексных удобрений серосодержащее азотное удобрение. Преимущество заключается в том, что нет необходимости, как в традиционных способах, в технически крайне сложном отделении осажденного гипса. Поскольку осаждение гипса происходит, согласно изобретению, только после растворения фосфата, нет необходимости в отделении, и возникающая гипсосодержащая суспензия благодаря своим возможностям легкого перекачивания и распыления, возможно, после подмешивания других компонентов, может быть подвергнута дальнейшей переработке непосредственно в гранулят.Thus, it is possible in a simple way to obtain sulfur-containing nitrogen fertilizer as an accompanying product of complex fertilizers. The advantage is that there is no need, as in traditional methods, for the technically extremely complex separation of the precipitated gypsum. Since gypsum deposition according to the invention only occurs after the phosphate has been dissolved, separation is not necessary, and the resulting gypsum-containing suspension, due to its easy pumping and spraying capabilities, possibly after mixing other components, can be further processed directly into granulate.
Особенно предпочтителен вариант, в котором с нитрофосфатной установкой связана установка для получения известково-аммиачной селитры из тетрагидрата нитрата кальция, и серосодержащее азотное удобрение в этой установке получают путем превращения тетрагидрата нитрата кальция серной кислотой в трубчатом реакторе.Particularly preferred is the embodiment in which a plant for producing calcium ammonium nitrate from calcium nitrate tetrahydrate is associated with a nitrophosphate plant, and a sulfur-containing nitrogen fertilizer in this plant is obtained by converting calcium nitrate tetrahydrate with sulfuric acid in a tubular reactor.
Установка для получения известково-аммиачной селитры содержит обычно грануляционный блок, который может использоваться для гранулирования гипсосодержащей суспензии. Таким образом, можно за счет монтажа только одного трубчатого реактора в существующей нитрофосфатной установке или установке для получения известково-аммиачной селитры без дорогостоящих и отнимающих много времени работ по переоборудованию производить из осажденного нитрата кальция выборочно известково-аммиачную селитру или серосодержащее азотное удобрение.A plant for the production of lime-ammonium nitrate usually contains a granulation block, which can be used to granulate a gypsum-containing suspension. Thus, by installing only one tubular reactor in an existing nitrophosphate plant or a plant for the production of calcium ammonium nitrate, without expensive and time-consuming conversion work, selectively calcium ammonium nitrate or sulfur-containing nitrogen fertilizer can be produced from precipitated calcium nitrate.
В одном предпочтительном варианте серосодержащее азотное удобрение получают в нитрофосфатной установке с двумя линиями аммонизации, содержащей, по меньшей мере, один трубчатый реактор для нейтрализации нитрофосфорной кислоты, путем превращения тетрагидрата нитрата кальция серной кислотой в трубчатом реакторе. При этом параллельно друг другу расположены предпочтительно несколько трубчатых реакторов, по меньшей мере, два.In one preferred embodiment, a sulfur-containing nitrogen fertilizer is obtained in a nitrophosphate installation with two ammonization lines containing at least one tubular reactor for neutralizing nitrophosphoric acid by converting calcium nitrate tetrahydrate with sulfuric acid in a tubular reactor. While preferably parallel to each other are several tubular reactors, at least two.
Этот вариант осуществляется, например, в нитрофосфатной установке с двумя линиями Одда, двумя линиями аммонизации и двумя линиями гранулирования. В то время как одна линия используется традиционным образом для получения комплексных удобрений, вторая линия аммонизации не действует, а вторая линия гранулирования и трубчатый реактор используются для получения серных удобрений. Можно также осуществлять способ в нитрофосфатных установках, содержащих более двух линий аммонизации и гранулирования. Обычно с нитрофосфатной установкой связана установка для получения известково-аммиачной селитры, что позволяет производить одновременно как известково-аммиачную селитру, так и серосодержащие азотные удобрения в качестве сопутствующего продукта комплексных удобрений. Высокая гибкость такого процесса дает возможность в кратчайшее время приспособить производство удобрений к соответствующей ситуации на рынке.This option is carried out, for example, in a nitrophosphate installation with two Odd lines, two ammonization lines and two granulation lines. While one line is used in the traditional way to produce complex fertilizers, the second ammonization line does not work, and the second granulation line and the tubular reactor are used to produce sulfur fertilizers. You can also implement the method in nitrophosphate plants containing more than two lines of ammonization and granulation. Usually, a plant for producing lime-ammonium nitrate is associated with a nitrophosphate plant, which allows both lime-ammonium nitrate and sulfur-containing nitrogen fertilizers to be produced as an accompanying product of complex fertilizers. The high flexibility of this process makes it possible to adapt fertilizer production to the appropriate market situation in the shortest possible time.
Изобретение более подробно поясняется ниже на нескольких примерах его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых изображают:The invention is explained in more detail below with several examples of its implementation with reference to the drawings, which depict:
- фиг.1: схематично первый вариант трубчатого реактора;- figure 1: schematically a first embodiment of a tubular reactor;
- фиг.2: схематично второй вариант трубчатого реактора;- figure 2: schematically a second embodiment of a tubular reactor;
- фиг.3: схематично третий вариант трубчатого реактора;- figure 3: schematically a third embodiment of a tubular reactor;
- фиг.4А: схематично двухкомпонентное сопло;- figa: schematically two-component nozzle;
- фиг.4В: схематично грануляционный барабан;- figv: schematically granulation drum;
- фиг.5А: схематично первый вариант каскадной смесительной головки;- figa: schematically a first variant of a cascade mixing head;
- фиг.5В: схематично второй вариант каскадной смесительной головки;- figv: schematically a second variant of a cascade mixing head;
- фиг.6: схематично первый вариант устройства;- Fig.6: schematically the first embodiment of the device;
- фиг.7: схематично второй вариант устройства.- Fig.7: schematically the second variant of the device.
Пример 1Example 1
На фиг.1 изображена схематичная модульная конструкция трубчатого реактора 1 в первом варианте. Реактор 1 включает в себя входную зону, первый и второй смесительные тракты 3 и выходную зону 4. В каждый смесительный тракт 3 встроены три спиральных смесителя 15 с разными направлениями вращения.Figure 1 shows a schematic modular design of a
Во входной зоне 2 расположены смесительная головка 5, вводная труба 6 для тетрагидрата нитрата кальция в качестве средства для загрузки первого реагента во входную зону 2 и первая вводная труба 7 для аммиака в качестве средства для загрузки второго реагента во входную зону 2.In the
Во входной зоне после смесительной головки 5 расположена вводная труба 8 для серной кислоты в качестве средства для загрузки реагента в трубчатый реактор, причем средство 8 выполнено из двух частей.In the input zone after the mixing
Вторая вводная труба 9 для аммиака в качестве дополнительного средства для загрузки реагента в трубчатый реактор расположена между двумя смесительными трактами 3.The second
Между смесительным трактом 3 и перед выходной зоной 4 расположен тройник 10 для отбора проб с краном в комбинации с термоэлементом.Between the mixing
С помощью этого устройства 6,9 частей раствора тетрагидрата нитрата кальция в концентрации 59% нитрата кальция превращали 1 частью аммиака и 3 частями концентрированной серной кислоты. Был получен продукт реакции следующего состава: 45% сульфата кальция, 47% нитрата аммония, 3% сульфата аммония и 5% воды.Using this device, 6.9 parts of a solution of calcium nitrate tetrahydrate at a concentration of 59% calcium nitrate were converted with 1 part ammonia and 3 parts concentrated sulfuric acid. The reaction product of the following composition was obtained: 45% calcium sulfate, 47% ammonium nitrate, 3% ammonium sulfate and 5% water.
Пример 2Example 2
В другом варианте трубчатого реактора вводная труба 8 для серной кислоты расположена между обоими смесительными трактами 3. Труба 8 имеет здесь согнутую форму. Выходное отверстие трубы находится в центре сечения трубчатого реактора (фиг.2). В смесительный тракт 3 также встроены спиральные смесители 15.In another embodiment of the tubular reactor, an
Аммиак дозируется на головке по вводной трубе 7, а раствор нитрата кальция - по вводной трубе 6. Аммиак и нитрат кальция сначала перемешиваются на первом смесительном тракте 3, затем по согнутой вводной трубе 8 дозируется серная кислота. За счет этого устройства сдерживается экзотермическая реакция серной кислоты с аммиаком.Ammonia is dosed on the head through the
С помощью этого устройства удалось получить такой же продукт реакции, что и в примере 1. Расход реагентов удалось, однако, заметно повысить. В опытной установке с реактором диаметром 35 мм и длиной 1,3 м получали продукт реакции до 2 т/ч. Температура в реакторе составляла 125-130°С, потеря давления - около 300000 Па. На конце реактора газовая и жидкая фаза отделяются, в результате чего достигается распыление продукта реакции.Using this device, it was possible to obtain the same reaction product as in Example 1. The reagent consumption was, however, significantly increased. In a pilot plant with a reactor with a diameter of 35 mm and a length of 1.3 m, a reaction product of up to 2 t / h was obtained. The temperature in the reactor was 125-130 ° C, the pressure loss was about 300,000 Pa. At the end of the reactor, the gas and liquid phases are separated, resulting in atomization of the reaction product.
Пример 3Example 3
Третий вариант (фиг.3) содержит только один смесительный тракт 3. Во входной зоне 2 расположены смесительная головка 5, вводная труба 6 для раствора нитрата кальция в качестве средства для загрузки первого реагента во входную зону и первая вводная труба 7 для аммиака в качестве средства для загрузки второго реагента во входную зону. Также здесь вводная труба 8 для серной кислоты в качестве средства для загрузки реагента в трубчатый реактор радиально расположена во входной зоне после смесительной головки 5, причем средство 8 выполнено из двух частей.The third option (figure 3) contains only one
Также здесь аммиак вводится в реактор фронтально по вводной трубе 7. Ввод тетрагидрата нитрата кальция происходит по вводной трубе 6 со смещением на 90° к вводной трубе 7. За смесительной головкой 5 следует подача серной кислоты по вводной трубе 8. На смесительном тракте 3 происходит смешивание реагентов, причем и здесь смесительный тракт 3 оборудован статическими смесительными элементами. Прямая труба в качестве выходной зоны 4 образует выход реактора.Also here, ammonia is introduced into the reactor frontally through the
С помощью этого устройства, как в примерах 1 и 2, удалось получить желаемый продукт реакции. За счет дополнительного монтажа вводного патрубка для воздуха даже при небольшом расходе было достигнуто оптимальное распыление продукта реакции на выходе реактора.Using this device, as in examples 1 and 2, it was possible to obtain the desired reaction product. Due to the additional installation of the air inlet pipe, even with a small flow rate, optimal atomization of the reaction product at the reactor outlet was achieved.
Примеры 4 и 5Examples 4 and 5
В четвертом варианте выходная зона 4 выполнена в виде двухкомпонентного сопла (фиг.4А). Сопло выполнено в виде двух концентрических труб, причем выходная зона 4 выполнена в виде конически суженной внутренней трубы 4а. Внешняя труба 17 сопла через кольцевой трубопровод с присоединительными штуцерами для сжатого воздуха расположена на внутренней трубе 4а с возможностью продольного перемещения, причем внешняя труба 17 выдается по длине за внутреннюю трубу. Более крутой угол сужения внешней трубы 17 к внутренней трубе 4а обеспечивает переменное распределение сжатого воздуха на устье внутренней трубы, в результате чего продукт при происходящем за счет этого диспергировании вводится в грануляционный барабан 16 по выполненному таким образом двухкомпонентному соплу с разной дисперсностью.In the fourth embodiment, the
Двухкомпонентное сопло на выходе реактора уменьшает, с одной стороны, колебания давления и препятствует, с другой стороны, высвобождению водяного пара в реакторе. За счет этого стабилизируется давление в реакторе, поскольку оно определяется, главным образом, давлением пара воды при достигнутой за счет теплоты реакции температуре продукта.A two-component nozzle at the outlet of the reactor reduces, on the one hand, pressure fluctuations and prevents, on the other hand, the release of water vapor in the reactor. Due to this, the pressure in the reactor is stabilized, since it is determined mainly by the vapor pressure of water at the product temperature achieved due to the heat of reaction.
При использовании двухкомпонентного сопла полученный продукт имеет следующий состав: 45-50 мас.% нитрата аммония, до 46 мас.% сульфата кальция, до 5 мас.% сульфата аммония и до 5 мас.% воды.When using a two-component nozzle, the resulting product has the following composition: 45-50 wt.% Ammonium nitrate, up to 46 wt.% Calcium sulfate, up to 5 wt.% Ammonium sulfate and up to 5 wt.% Water.
В пятом варианте трубчатый реактор 1 расположен на заднем конце эксплуатируемого в прямотоке грануляционного барабана 16 (фиг.4В).In the fifth embodiment, the
Готовый продукт распыляется из выходной зоны 4 непосредственно в обтекаемый воздухом грануляционный барабан 16. Это устройство обеспечивает то, что высвобождающийся на выходе реактора водяной пар отсасывается из грануляционного барабана сразу же с вытяжным воздухом и предотвращается более длительный контакт с продуктом.The finished product is sprayed from the
Упрочненный в грануляционном барабане 16 продукт удаляется в качестве готового продукта на дне грануляционного барабана 16. Меньшие частицы продукта удаляются на головке грануляционного барабана 16 и снова подаются к нему через контур.The product hardened in the
Примеры 6 и 7Examples 6 and 7
Шестой и седьмой варианты на фиг.5А, 5В касаются выполнения статических смесительных элементов 12 и смесительной головки 5.The sixth and seventh options in figa, 5B relate to the implementation of the
В обоих вариантах потоки аммиака 7 и раствора нитрата кальция 6 вводятся в каскадную смесительную головку 5, к которой непосредственно присоединен интенсивный смеситель 12. За счет использования каскадной смесительной головки и расположения интенсивного смесителя возможно укорочение всей смесительной установки, поскольку интенсивный смеситель 12 заменяет один из смесительных трактов 3.In both versions, flows of
За входной зоной следует только один смесительный тракт 3, оборудованный, как в примерах 1-3, спиральными смесительными элементами.The entry zone is followed by only one
Примеры 8 и 9Examples 8 and 9
На фиг.6 изображена блок-схема нитрофосфатного процесса, при котором получают комплексное удобрение типа NPK15-15-15+3S, а из нитрата кальция в установке для производства известково-аммиачной селитры - серосодержащее азотное простое удобрение типа «нитрат аммония с серой». При этом речь идет о варианте способа и устройства.Figure 6 shows a block diagram of a nitrophosphate process in which a complex fertilizer of the NPK15-15-15 + 3S type is obtained, and from a calcium nitrate in a plant for the production of lime-ammonium nitrate, a sulfur-containing nitrogen-based simple fertilizer of the type “ammonium nitrate with sulfur”. This is a variant of the method and device.
В то время как нитрофосфорная кислота после растворения природного фосфата перерабатывается традиционным образом в комплексное удобрение, полученный при растворении природного фосфата тетрагидрат нитрата кальция в установке для производства известково-аммиачной селитры, дополненной трубчатым реактором 1 в качестве смесительного аппарата (аммонизатора), превращается концентрированной серной кислотой при подаче аммиака. Полученная гипсосодержащая суспензия откачивается, смешивается с нитратом аммония из нейтрализации 13 давления (т.е. реактора) и гранулируется в серное удобрение «нитрат аммония с серой».While nitrophosphoric acid after the dissolution of natural phosphate is conventionally processed into a complex fertilizer, the calcium nitrate tetrahydrate obtained by dissolving the natural phosphate in a calcium ammonium nitrate production plant supplemented with
В установке Одда 20 природный фосфат растворяют азотной кислотой, причем получают твердый тетрагидрат нитрата кальция. Его отфильтровывают от нитрофосфорной кислоты, превращают серной кислотой в аммонизаторе 14 и нейтрализуют газообразным аммиаком. Полученную суспензию смешивают с нитратом аммония и после гранулирования получают комплексное удобрение NPK15-15-15+33.In the
На фиг.7 изображена блок-схема нитрофосфатного процесса, при котором получают комплексное удобрение, бессерную известково-аммиачную селитру и серосодержащее азотное простое удобрение. Это является другим вариантом осуществления изобретения.Figure 7 shows a block diagram of a nitrophosphate process in which a complex fertilizer, sulfur-free lime-ammonium nitrate and sulfur-containing nitrogen simple fertilizer are obtained. This is another embodiment of the invention.
В нитрофосфорной установке с двумя линиями Одда 21, 22, двумя линиями аммонизации 1, 14 и двумя линиями гранулирования на одной из линий традиционным образом получают комплексное удобрение типа NPK, тогда как вторая линия аммонизации содержит трубчатый реактор 1.In a nitrophosphorus plant with two
В реакторе 1 второй линии из части возникающего при растворении природного фосфата нитрата кальция с помощью серной кислоты и газообразного аммиака и при подаче нитрата аммония производят серное удобрение.In
Вторую часть нитрата кальция в превращении известковой селитры и с нитратом аммония из нейтрализатора 1 давления традиционным образом перерабатывают в бессерную известково-аммиачную селитру.The second part of calcium nitrate in the conversion of lime nitrate and with ammonium nitrate from
Перечень ссылочных позицийList of Reference Items
1 - трубчатый реактор1 - tubular reactor
2 - входная зона2 - entrance zone
3 - смесительный тракт3 - mixing path
4 - выходная зона4 - exit zone
5 - смесительная головка5 - mixing head
6 - вводная труба для тетрагидрата нитрата кальция6 - introduction pipe for calcium nitrate tetrahydrate
7 - первая вводная труба для аммиака7 - the first introduction pipe for ammonia
8 - вводная труба для серной кислоты8 - introduction pipe for sulfuric acid
9 - вторая вводная труба для аммиака9 - the second input pipe for ammonia
10 - тройник для отбора проб10 - tee for sampling
12 - статический смеситель12 - static mixer
13 - нейтрализатор давления13 - pressure converter
14 - аммонизатор14 - ammonizer
15 - спиральный смесительный элемент15 - spiral mixing element
16 - грануляционный барабан16 - granulation drum
17 - внешняя труба двухкомпонентного сопла17 - an external pipe of a two-component nozzle
20 - установка Одда20 - Odd installation
21 - линия А Одда21 - line A Odd
22 - линия В Одда22 - line B Odda
Claims (37)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005053892.4 | 2005-11-08 | ||
DE102005053892 | 2005-11-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008114991A RU2008114991A (en) | 2009-12-20 |
RU2421276C2 true RU2421276C2 (en) | 2011-06-20 |
Family
ID=37708416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008114991/05A RU2421276C2 (en) | 2005-11-08 | 2006-11-07 | Tubular reactor for production of sulfur-containing nitrogen fertilisers |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1945348B1 (en) |
AT (1) | ATE517683T1 (en) |
HR (1) | HRP20110733T1 (en) |
RS (1) | RS51939B (en) |
RU (1) | RU2421276C2 (en) |
UA (1) | UA93890C2 (en) |
WO (1) | WO2007054293A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101585704B1 (en) | 2008-11-14 | 2016-01-14 | 노람 인터내셔널 리미티드 | Method for reducing the formation of by-product dinitrobenzene in the production of mononitrobenzene |
EP2579968B1 (en) * | 2010-06-09 | 2014-08-06 | The Procter and Gamble Company | Fluid mixing assembly and method of mixing a liquid composition |
EP2766111B1 (en) | 2011-10-14 | 2018-08-01 | Council of Scientific & Industrial Research | Continuous modular reactor |
GB2521172A (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | Caltec Ltd | Commingling device |
CN110003962B (en) * | 2019-05-06 | 2021-04-30 | 沈阳航空航天大学 | Axial fixed bed methanation reactor |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3502441A (en) * | 1966-11-25 | 1970-03-24 | United States Steel Corp | Apparatus for neutralizing acids with ammonia |
FR1561368A (en) * | 1968-02-01 | 1969-03-28 | ||
FR2141490A1 (en) * | 1971-06-04 | 1973-01-26 | Gardinier Ets | Fluid mixing reactor - with helical reaction channel suitable for prodn ammonium phosphates |
ZW9981A1 (en) * | 1980-04-28 | 1981-09-29 | Omnia Fertilizer Ltd | Production of nitrophosphate fertilizer |
FR2573065A1 (en) * | 1984-11-09 | 1986-05-16 | Jacques Webert | Process and apparatus for the chemical conversion of natural seawater into a liquid for fertilisation of plants |
-
2006
- 2006-07-11 UA UAA200805957A patent/UA93890C2/en unknown
- 2006-11-07 WO PCT/EP2006/010729 patent/WO2007054293A1/en active Application Filing
- 2006-11-07 RU RU2008114991/05A patent/RU2421276C2/en active
- 2006-11-07 AT AT06818430T patent/ATE517683T1/en active
- 2006-11-07 RS RS20110465A patent/RS51939B/en unknown
- 2006-11-07 EP EP06818430A patent/EP1945348B1/en active Active
-
2011
- 2011-10-12 HR HR20110733T patent/HRP20110733T1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1945348A1 (en) | 2008-07-23 |
RU2008114991A (en) | 2009-12-20 |
ATE517683T1 (en) | 2011-08-15 |
UA93890C2 (en) | 2011-03-25 |
HRP20110733T1 (en) | 2011-11-30 |
EP1945348B1 (en) | 2011-07-27 |
RS51939B (en) | 2012-02-29 |
WO2007054293A1 (en) | 2007-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2005204339B2 (en) | Method for producing a fertilizer with micronutrients | |
RU2421276C2 (en) | Tubular reactor for production of sulfur-containing nitrogen fertilisers | |
US8057569B2 (en) | Organic recycling with metal addition | |
US7128880B2 (en) | Organic recycling with a pipe-cross or tubular reactor | |
EP2774907A2 (en) | Method and plant for continuous manufacture of granular USP nitrogen and phosphate type fertilizers and products on their basis | |
CN102303874B (en) | Method for preparing ammonium sulfate by conversion of phosphogyspum with polycrystalline method | |
CN100509710C (en) | Method for preparing clean urea-sulfuricacid compound-mixed fertilizer | |
CN103113139A (en) | Method for producing multivariate nitro compound fertilizer from wet-process phosphoric acid purification sludge | |
CN107082653A (en) | A kind of utilization calcium and magnesium mud is the method that raw material prepares moderate-element Liquid Fertilizer | |
CN101284743B (en) | Process for preparing complex fertilizer using sulfuric acid and ammine as partial raw material | |
EP3768423B1 (en) | Method for producing urea ammonium sulphate | |
EA030295B1 (en) | Phosphorus-potassium-nitrogen-containing npk-fertilizer and method for the preparation of granulated phosphorus-potassium-nitrogen-containing npk-fertilizer | |
CN101554998A (en) | Method for preparing sulfur trioxide by utilizing gypsum and equipment system thereof | |
PL100380B1 (en) | METHOD OF PRODUCING PHOSPHORIC ACID OR PHOSPHORIC SALTS AND MULTI-COMPONENT MINERAL FERTILIZER AT THE SAME TIME | |
RU2424219C1 (en) | Method of producing compound mineral fertiliser | |
EP0039241A2 (en) | Method and apparatus for producing nitrophosphate fertilizers | |
RU2411226C1 (en) | Method of producing compound fertilisers | |
CN101781239A (en) | Method for producing thiourea | |
RU2221758C1 (en) | Mixed nitrogen-phosphorus fertilizer and a method for production thereof | |
CN105731400A (en) | Preparation method of hydroxylamine sulphate and devices used in preparation method | |
RU2310630C1 (en) | Diammonium phosphate production process | |
RU2618763C2 (en) | Method of producing granulated ammonium sulphate | |
RU2407727C1 (en) | Method for production of ammonium-phosphate-sulfate | |
RU2411225C1 (en) | Method of producing compound fertiliser | |
CN111936221A (en) | Removal of NOx from gaseous exhaust |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150529 |